BEPCⅡ束流相关本底的蒙特卡罗模拟研究(Ⅱ)—束流-气体相互作用

介绍了用蒙特卡罗方法研究正常对撞模式下束流本底中的束流-气体相互作用的原理与效果.使用通用的模拟工具,研究了BEPCⅡ的束流-气体本底对设计中的BESⅢ的影响.结果显示,在储存环上设置挡板后,探测器的本底在允许的范围之内.模拟结果对BEPCⅡ-BESⅢ的设计建造具有指导意义.     

面向对象的BESⅢ探测器模拟系统

BESⅢ探测器的模拟软件包BOOST, 是基于Geant4开发的面向对象的模拟软件. BOOST全面地模拟了BESⅢ探测器的物质和几何结构, 给出了粒子在各个子探测器中的击中信息, 以ASCII码文件的形式输出原始数据和MC truth信息可供重建软件开发和物理分析使用, 初步结果显示BOOST的模拟是合理的.     

BESⅢ触发系统MDC子系统的物理设计

介绍北京谱仪BESⅢ触发系统MDC子系统的物理设计. 该设计根据BESⅢ的物理研究目标,用软件模拟的方法研究了不同触发方案的可行性,并优化了触发参数. 对触发方案的效率进行了仔细研究,给出一些重要反应道的触发效率和本底事例率.     

BESⅢ主漂移室径迹的外推和径迹匹配

BESⅢ主漂移室重建径迹的外推算法采用面向对象的设计方法, 利用GEANT4部分代码开发实现, 它提供主漂移室带电径迹外推到外部其他子探测器上的预期径迹信息. 该算法的外推过程考虑了带电径迹在磁场中的偏转以及与探测器物质相互作用造成的电离能损, 并为径迹参数计算考虑了库仑多次散射效应影响在内的参数误差矩阵. 经检查, 主漂移室径迹的外推结果和完全模拟结果一致, 并且径迹外推的结果能够成功用于各个子探测器测量径迹间的匹配, 这些工作为分析实验数据作了必要的准备, 能够满足BESⅢ实验的使用要求.     

北京谱仪BES辐射本底水平的测定

北京谱仪BES辐射本底水平是由大厅内的辐射水平决定的.降低厅内的辐射水平是减少BES的辐射本底和提高BES探测效率和“信噪比”的重要途径.文中着重研究了谱仪厅内辐射本底的强度,来源及特点,并探讨了减少辐射的方法.     

在BEPCⅡ/BESⅢ上测量K((892)质量劈裂的Monte Carlo研究

对BEPCⅡ BESⅢ上的J ψ→K±K (892 ) 和J ψ→K0 K (892 ) 0 过程进行了MonteCarlo模拟,对测量K (892 )的质量劈裂的可行性进行了研究.在BESⅢ探测器的设计指标下,采用6×10 8J ψ数据,若输入K (892)0 和K(892)±的质量差为6 0 0MeV ,经过BESⅢ模拟和拟合后的质量差则是5 79±0 16±0 13MeV ,其中第一项误差为统计误差,第二项误差为系统误差.这表明,BESⅢ的建造将为精确测量K (892 )质量劈裂提供极佳机遇.     

合肥光源托歇克效应损失电子的探测

 束流寿命是衡量储存环性能的重要参数,直接影响着光源的正常运行。对于合肥光源（HLS）,托歇克（Touschek）寿命是影响束流寿命的重要因素。为了研究Touschek寿命,需要探测由于Touschek效应所损失的电子。介绍了束流寿命的概念,说明了Touschek效应的原理和机制,利用蒙特卡罗软件EGSnrc模拟计算了丢失电子与真空壁的相互作用,通过塑料闪烁体探测器和光电倍增管获得了由于Touschek效应丢失的电子所产生的信号,然后将信号经过放大甄别和符合处理后,用计数器测量了计数率。结果表明：由于Touschek效应而成对丢失的电子的确存在,且电子损失率随流强的降低而减小。这为下一步储存环的能量标定工作做好了前期准备。     

BESⅢ端盖TOF本征时间分辨的MC模拟

BESⅢ飞行时间探测器(端盖部分)由2×48个塑料闪烁探测器模块构成. 采用Monte Carlo模拟软件包Geant4，对该探测器测量高能带电粒子的性能进行了模拟研究. 文章讨论了最小电离粒子击中闪烁体不同位置，以及闪烁体形状，闪烁体表面覆盖材料对本征时间分辨的影响，给出了详细的模拟结果，并与宇宙线测试结果进行了比较. 为该探测器研制和工程设计提供必要的参考数据.     

BESⅢ探测器粒子鉴别效率的蒙特卡罗研究

利用ψ（3770）DD衰变的运动学特性,通过分析工作在BEPC-Ⅱ上BESⅢ探测器在正负电子对撞质心系能量为3.773GeV处的e＋ e_ψ（3770）蒙特卡罗模拟事例,挑选出干净的介子和K介子样本,研究了BESⅢ粒子识别系统对带电粒子的鉴别效率。根据此方法,可以确定数据和蒙特卡罗样本在粒子鉴别效率方面的差异。     

闪烁体荧光传输特性对ETOF探测器性能的影响

为了对BESⅢ端盖飞行时间探测器(ETOF)的测试结果给出合理的解释, 采用Monte Carlo模拟软件包Geant4, 对该探测器测量高能带电粒子的性能进行模拟研究. 详细探讨了当粒子击中ETOF模块不同位置时, 其闪烁体荧光传输特性与探测器模块输出信号之间的关联, 以及PMT输出信号甄别阈值的选取对闪烁探测器本征时间分辨的影响, 并寻找可能的改善时间分辨的方法. 为进一步提高ETOF的性能提供参考.     

北京谱仪Ⅲ电磁量能器触发系统的模拟研究

利用北京谱仪Ⅲ探测器模拟和触发系统模拟程序,研究了北京谱仪Ⅲ电磁量能器的触发方案.根据物理目标设计了中性事例触发,巴巴事例判选和带电事例触发的方案,优化了各触发条件的参数,并仔细研究了对本底的排斥能力.研究了一批典型的物理道,给出了它们的触发效率,同时给出了预期的本底触发事例率.     

在BEPCⅡ/BESⅢ上寻找胶子球的Monte Carlo研究

在即将建造的BEPCⅡ BESⅢ上利用MonteCarlo模拟研究了J ψ→γX→γηη′(η′→γρ0 ,ρ0 →π+ π-,η→γγ)过程.研究显示BESⅢ的良好性能和大统计量的J ψ事例样本为寻找胶子球态的一些候选者并确认其存在提供了可能.基于所研究的衰变道,为BESⅢ电磁量能器晶体BGO和CsI的选择及磁场强度的选择提供了数据.     

北京谱仪顶点探测器触发效率的研究

模拟了北京谱仪(BESⅡ)顶点探测器的触发判选系统,发现对于某些带次级顶点的衰变道,其顶点探测器触发效率较低.并由此对BESⅡ中与效率相关的物理过程作了讨论,给相应的触发设计者提供参考.     

CsI(Tl)晶体量能器中硅光二极管的核计数器效应研究

研究了由于电磁簇射在CsI(Tl)晶体后端的泄漏而引起的硅光二极管“核计数器”效应. 通过GEANT模拟和实验测量分析其在BESⅢ的CsI(Tl)晶体量能器中对能量测量的影响.     

在BEPCⅡ/BESⅢ上寻找η′c和1P1的Monte Carlo研究

使用SimBes(探测器模拟软件)和UGNT(物理事例产生器)模拟了在即将建造的BEPCⅡ/BESⅢ上寻找η′c和1P1的过程. 初步结论是如果收集到3×109ψ(2S)事例,就有能力寻找这两个粒子,而且,寻找η′c比寻找1P1需要更少的ψ(2S)事例.     

北京谱仪Ⅲ端盖飞行时间探测器气体分析研究及实时气体分析集成系统

气体探测器是北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)的重要组成部分,其性能直接影响BESⅢ的正常运行,而气体比分及其稳定性是影响气体探测器性能的关键参数。ETOF端盖升级为气体探测器后需要监测质量流配比混合气精度,本文设计了一套实验分析方法。北京谱仪原有两个气体探测器,加上北京谱仪端盖飞行时间探测器ETOF共三个气体探测器,本文设计了一套自动分析系统,将三个探测器实现实时切换自动分析。该系统从北京谱仪新型气体探测器多气隙电阻板室(Multi-gapResistive Plate Chamber,MRPC)、主漂移室(MDC)、缪子探测器前端混气缸通向BESⅢ中的混合气体中分别抽取少量混合气体,通过气相色谱仪GC7890A用气相色谱法对混合气体质量比分进行实时监测与分析。GC7890A通过长时间监测分析混合气体质量比分,和质量流量计设定质量流量比分相比,前后两者基本一致。表明质量流量计工作在正常状态,气体比分稳定,可以保证探测器实验运行正常。     

新型“CaF2(Eu)+液闪”复合WIMP探测器的实验研究

介绍北京组新近提出的“CaF2 (Eu) +液闪”复合WIMP探测器的设计特点 .通过对探测器单元内部光收集效率的研究 ,初步确定了复合探测器的设计结构 .另外 ,对探测器内部放射性杂质衰变在复合探测器单元中形成的本底情况进行模拟 ,结果表明了复合探测器具有良好的排除本底的能力 .     

多丝正比室视差效应改善方法

通过模拟研究,找到了一种采用非均匀电极高压来改善探测器视差效应的方法;考察了该方法对多丝正比室的电子收集效率、增益一致性等性能的影响。结果表明:该方法可以显著减小探测器的视差效应,不会影响探测器的电子收集效率,引起的阳极丝增益一致性的变化也基本不会对探测器的总体性能造成影响。     

抽取信号的χ2分布拟合方法

BESⅡ上测量ψ(2S)辐射衰变时,鉴于本底道的污染非常严重,提出了一种抽取信号事例数的χ2拟合方法.大量的蒙特卡罗模拟表明,信号道与各个本底道的χ2分布形状各不相同.这些特点提供了从数据的χ2分布中抽出信号道事例数的χ2拟合方法.从蒙特卡罗模拟的结果来看,χ2拟合方法的误差小于2%.     

束流实验中不同尺寸塑料闪烁体的时间特性

北京谱仪(BESⅢ)中的飞行时间探测器将采用长2.3m宽6cm的长条形塑料闪烁体. 利用北京高能物理研究所的实验束流对铝膜包装的不同厚度闪烁体的本征时间分辨进行了研究,给出了4cm, 5cm和6cm闪烁体的时间分辨, 而且用蒙特卡罗模拟做了比较, 结果表明5cm厚的闪烁体具有最佳性能.